Java 8 默认方法和多继承深入解析

以前经常谈论的Java对比c++的一个优势是Java中没有多继承的问题。因为Java中子类只能继承(extends)单个父类，尽管可以实现(implements)多个接口，但是接口中只有抽象方法，方法体是空的，没有具体的方法实现，不会有方法冲突的问题。

这些都是久远的说法了，自从今年Java 8发布后，接口中也可以定义方法了(default method)。之所以打破以前的设计在接口中
增加具体的方法，是为了既有的成千上万的Java类库的类增加新的功能，且不必对这些类重新进行设计。比如，只需在Collection接口中
增加default Stream<E> stream(), 相应的Set和List接口以及它们的子类都包含此的方法，不必为每个子类都重新copy这个方法。

这是一个折衷的设计，带来的问题就是为Java引入了多继承的问题。我们知道，接口可以继承接口，类可以继承类和实现接口。一旦继承的类和实现的接口中有相同签名的方法，会出现什么样的状况呢？本文将探讨各种情况的多继承，以便能清楚的理解Java多继承的规则。

接口继承多个父接口

假定有三个接口Interface A, Interface B, Interface C, 继承关系如下：

+---------------+         +------------+
|  Interface A  |         |Interface B |
+-----------^---+         +---^--------+
            |                 |
            |                 |
            |                 |
            +-+------------+--+
              | Interface C|
              +------------+

A,B拥有相同签名的默认方法default String say(String name), 如果接口C没有override这个方法，则编译出错。

 interface A {
	default String say(String name) {
		return "hello " + name;
	}
}
interface B {
	default String say(String name) {
		return "hi " + name;
	}
}
interface C extends A,B{

}

错误信息：

C:/Lambda/src>javac -J-Duser.country=US com/colobu/lambda/chap
ter3/MultipleInheritance1.java
com/colobu/lambda/chapter3/MultipleInheritance1.java:17: error: interface C inherits unrelated defaults for say(String) from types A and B
        static interface C extends A,B{
               ^
1 error

我们可以在子接口C中覆盖override这个方法, 这样编译就不会出错了：

interface C extends A,B{
	default String say(String name) {
		return "greet " + name;
	}
}

注意方法签名不包括方法的返回值，也就是仅仅返回值不同的两个方法的签名也是相同的。下面的代码编译不会出错，因为A和B的默认方法不同， C隐式继承了两个默认方法。

interface A {
	default void say(int name) {

	}
}
interface B {
	default void say(String name) {

	}
}
interface C extends A,B{

}

但是有的情况下即使是不同签名的方法也是很难分辨的：

interface A {
	default void say(int a) {
		System.out.println("A");
	}
}
interface B {
	default void say(short a) {
		System.out.println("B");
	}
}
interface C extends A,B{

}
static class D implements C {

}
public static void main(String[] args) {
	D d = new D();
	byte a = 1;
	d.say(a); //B
}

Java会选择最适合的方法，请参看Java规范 15.12.2.5

接口多层继承

下面看一下多层继承的问题。继承关系如下图， A2继承A1, C继承A2。

+---------------+
|  Interface A1 |
+--------+------+
         |
         |
         |
+--------+------+
|  Interface A2 |
+-------+-------+
        |
        |
        |
+-------+--------+
|   Interface C  |
+----------------+

基于我们以前对类继承的认识，很容易知道C会继承A2的默认方法，包括直接定义的默认方法，覆盖的默认方法，以及隐式继承于A1接口的默认方法。

interface A {
	default void say(int a) {
		System.out.println("A");
	}

	default void run() {
		System.out.println("A.run");
	}
}
interface B extends A{
	default void say(int a) {
		System.out.println("B");
	}

	default void play() {
		System.out.println("B.play");
	}
}
interface C extends A,B{

}

多层多继承

上面一个例子还是单继承的例子，如果如下图的多继承呢？

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
+---------------+
|  Interface A1 |
+--------+------+
         |
         |
         |
+--------+------+         +---------------+
|  Interface A2 |         |  Interface B  |
+-------+-------+         +---------+-----+
        |       +---------+---------^
        |       |
        |       |
+-------+-------++
|   Interface C  |
+----------------+

如果A2和B拥有相同签名的方法，这和第一个例子一样。如果不想编译出错，可以覆盖父接口的默认方法，还可以调用指定父接口的默认方法：

interface A1 {
		default void say(int a) {
			System.out.println("A1");
		}
	}

	interface A2 extends A1 {

	}

	interface B {
		default void say(int a) {
			System.out.println("B");
		}
	}
	interface C extends A2,B{
		default void say(int a) {
			B.super.say(a);
		}
	}

更复杂的多层多继承

+--------------+
 | Interface A1 |
 +------+------++
        |      ^+-------+
        |               |
+-------+-------+       |
|  Interface A2 |       |
+------------+--+       |
             ^--++      |
                 |      |
              +--+------+-----+
              |  Interface C  |
              +---------------+

接口A2继承A1，接口C继承A2和A1。代码如下，

interface A1 {
	default void say() {
		System.out.println("A1");
	}
}
interface A2 extends A1 {
	default void say() {
		System.out.println("A2");
	}
}
interface C extends A2,A1{

}
static class D implements C {

}
public static void main(String[] args) {
	D d = new D();
	d.say();
}

以上代码不会编译出错，运行输出A2。

可以看到接口C会隐式继承子接口的方法，也就是子接口A2的默认方法。

类继承

如果继承关系类型全部是类，那么由于类依然是单继承的，不会有多继承的问题。

类和接口混杂

我们把第一个例子中的其中一个接口换成类，会出现什么现象呢。

+-------------+       +-----------+
| Interface A |       |  Class B  |
+-----------+-+       +-----+-----+
            ^-+    +--+-----^
              |    |
          +---+----+-+
          |  Class C |
          +----------+

以下代码不会编译出错：

interface A {
	default void say() {
		System.out.println("A");
	}
}
static class B {
	public void say() {
		System.out.println("B");
	}
}
static class C extends B implements A{

}
public static void main(String[] args) {
	C c = new C();
	c.say(); //B
}

结果输出B。

可以看出，子类优先继承父类的方法，如果父类没有相同签名的方法，才继承接口的默认方法。

结论

更复杂的继承关系可以简化成以上的继承关系。
根据以上的例子，可以得出以下的结论：

类优先于接口。如果一个子类继承的父类和接口有相同的方法实现。那么子类继承父类的方法
子类型中的方法优先于父类型中的方法。
如果以上条件都不满足，则必须显示覆盖/实现其方法，或者声明成abstract。